Stocarea Energiei Electrice Si Optimizarea Ei [PDF]

Zitiervorschau

STOCAREA ENERGIEI ELECTRICE SI OPTIMIZAREA EI

Context

Creșterea vertiginoasă a populației lumii, în special după cel de-al doilea război mondial, a amplificat impactul lumii asupra mediului natural. Asigurarea în viitor, pentru o populație mondială mărită, a condițiilor de subzistență precum alimentele, spațiul și alte nenumărate resurse vital necesare, într-un mod sustenabil, este fără îndoială una dintre provocările serioase, pentru generația noastră. Toată această populație de mâine, de 9,7 miliarde în 2050 și de 10,9 miliarde în anul 2100 (conform Our World in Data / Figura 1), va dori, evident, să trăiască după standardul de viață occidental, modelul cel mai avansat de viață. Este o voință firească și legitimă de altfel, în cel mai autentic spirit sustenabil.

Figura 1.Rata de crestere a populatiei planetei

Numai că provocarea este de-a dreptul utopică, fiindcă, printre altele, modelul tradițional occidental de viață nu mai poate, cel puțin teoretic, să corespundă de acum înainte unei politici

sustenabile. Aceasta, deoarece consumerismul tradițional nu poate restabili echilibrul general dintre lume și natură, iar pe de altă parte, nu poate să asigure echitatea socială la nivel mondial, atât de intens invocată de programul de dezvoltare sustenabilă. Pe de altă parte, însăși ideea adoptării globale a unui singur model de viață poate fi o eroare atitudinală. O sustenabilitate autentică și eficientă presupune multiculturalitatea societății umane și de aceea stilul de viață al fiecărei națiuni sau comunități locale sau regionale trebuie să fie adecvat ecosistemului în care ea trăiește. Este de datoria politicilor guvernamentale să nu cultive pentru popoarele lor un stil de viață împrumutat, fără discernerea propriei identități. Creșterea numărului populației înseamnă și creșterea nevoilor de transport. Fără doar și poate se vor întâmpla multe mutații și în materie de mobilitate. Printre acestea, se va schimba, cu maximă certitudine, însăși modelul de mobilitate, care nu mai trebuie să se bazeze, măcar la fel de mult ca până acum, nici pe energii nocive, nici pe comportamente tradiționale. O restricţie întâlnită în producerea de energie electrică se datorează faptului că energia electrică trebuie consumată atunci când se genereazăşi nu poate fi conservată decât prin stocarea ei. Sunt prezentate diversele soluţii de stocare, avantajele şi dezavantajele lor, tendinţele, insistând asupra unei probleme de actualitate: integrarea surselor intermitente de energie: soare–vânt–hidro şi acumularea energiei în câteva Sisteme de Stocare a Energiei (SSE) apreciate de autor a fi utile şi posibil de dezvoltat în România. Recomandarea pentru dezvoltarea unui anumit SSE se face de către autor ţinând seama de densităţile de energie şi putere asigurate, cicluri de viaţă, timp de încărcare/descărcare, costuri, funcţii la care aceste sisteme de stocare pot răspunde la cerinţele reţelei electrice. Un Sistem de Stocare a Energiei (SSE) poate fi realizat apelând la numeroase tehnologii de stocare, succesul unui proiect depinzând de alegerea celei mai potrivite soluţii care trebuie să asigure atât performanţele tehnice optime în raport cu aplicaţia cât şi performanţele economice traduse prin doi indicatori esenţiali: costurile de instalare ($/MW) şi costul MWh livrat ($/MWh). Varietatea situaţiilor la care un SSE poate interveni eficient într-o reţea este numeroasă, dar important de semnalat este faptul că eficienţa tehnico/economică al acestora, nu este aceeaşi pentru toate aplicaţiile, minimizarea celor 2 parametri: costul MW instalat şi costul MWh livrat, fiind esenţială. Problemele cu care se confruntă astăzi reţelele electrice –în faza de dezvoltare SMART GRID pe care o parcurgem– sunt numeroase, iar Sistemele de Stocare a Energiei (SSE) pot oferi în mod sigur şi economic, menţionând în cele ce urmează o serie de posibilităţi:     

pornirea echipamentelor după defect asigurând fără a apela la reţea pentru energia necesară(cazuri de black out, black start); stocarea energiei în perioada de gol de sarcinăşi preţuri mici şi restituirea la consumator în perioadele de vârf şi cost mai ridicat; asigură datorită electronicii de putere asociată, controlul şi variaţia rapidă a puterii active şi reactive, menţinând parametrii optimi ai reţelei; stabilitatea sistemului, prin amortizarea variaţiei puterii şi frecvenţei; asigurarea rapidă prin energia stocată, la cereri suplimentare solicitate de consumer;

 

integrarea surselor intermitente în reţea soare, vânt, hidro -dependente de vreme-, stocarea energiei când timpul o permite şi restituirea ei atunci când este necesar a fi livrată; stocarea excesului de energie în cazul unor condiţii meteo favorabile, în condiţiile în care nu există cereri şi eficientizarea unor parcuri eoliene, fotovoltaice.

Evoluții tehnologice în domeniul stocării

Soluțiile de stocare a energiei electrice sunt împărțite în patru categorii principale; în funcție de necesitățile energetice, dar și de constrângeri, energia poate fi stocată sub diferite forme (energie electrică, gaz, hidrogen, căldură sau frig) în apropierea locurilor de producție, în rețele energetice sau aproape de locul utilizării:   

energia mecanică potențială (baraj hidroelectric, stație de transfer de energie prin pompare (STEP)/stație maritimă de pompare/stocare de energie prin aer comprimat (CAES); energia mecanică cinetică (volanți); energia electrochimică (baterii, condensatori, vectorul energetic hidrogen);—energia termică (căldură latentă sau sensibilă)

Cel mai răspândit mod de stocare a energiei electrice în lume este stocarea hidraulică prin pompare, ca de exemplu sistemele de alimentare neîntreruptibile (în engleză UPS – uninterruptible power system). Aceste sisteme fac obiectul unui interes reînnoit din partea operatorilor de rețele de electricitate, a actorilor industriali și a gestionarilor de clădiri terțiare. STEP permit: integrarea energiei din surse regenerabile intermitente, în special a celei eoliene și a celei fotovoltaice; capacități avansate și eșalonarea cererii de energie; un arbitraj economic (reîncărcare în perioadele de scădere a prețurilor și a cererii, revânzare în perioadele de creștere a prețurilor și a cererii, cu măsuri de ajustare socială); o eșalonare a investițiilor în rețelele electrice. Cu toate acestea, este puțin probabil ca preconizatele capacități de depozitare să poată compensa perioadele lungi de fără vânt sau soare, în cazul în care se vor instala tot mai multe capacități de producție a tipurilor de energie corespunzătoare. Pe piața stocării își fac apariția cinci noi segmente care ar putea devină larg răspândite în următorul deceniu: 





stocarea de energie în procesele industriale, sub formă termică sau chimică, fapt care permite eliminarea sau eșalonare a cererii de energie, în vederea optimizării consumului de electricitate, dar și de căldură sau de gaz; stocarea prin intermediul cuplării rețelelor de energie electrică și de gaz, prin injectarea de hidrogen de electroliză sau prin producerea de metan de sinteză prin tehnologia de metanizare [a se vedea, de exemplu, proiectul Power To Gas ale agenției germane DENA (]; stocarea de electricitate pentru cartierele și clădirile rezidențiale prin adaptarea clădirilor în cadrul inițiativelor de zonare „inteligentă” sau „energie pozitivă” (proiectul Nicegrid din Franța);

 

stocarea mobilă de electricitate prin intermediul vehiculelor electrice, în cadrul sistemelor V2G (vehicle to grid): Toyota, Nissan, Renault etc.; centralele de acumulare prin pompare flexibilă, cu viteză variabilă și complet reglabilă, în vederea reechilibrării pieței energetice (STEP).

Sisteme de stocare aenergiei. Principii si stadiul de aplicare

Energiile stocate şi timpul în care acestea pot fi restituite la cerere, costul aplicaţiei si reglementaile sunt factori de care trebuie ţinut seama atunci când se intenţionează dezvoltarea unui SSE.

a) Densitate de putere şi energie O comparaţie a densităţii de putere şi de energie asigurate de diverse surse de stocare este datăîn figura 2.

Figura 2.. Comparaţie a densităţilor de putere şi de energie ale sistemelor de stocare De remarcat modul în care diversele sisteme de stocare asigură puteri sau energii de stocare, sesizându-se varietatea posibilelor aplicaţii, chiar în cazul aceleiaşi familii. De remarcat perspectivele pe care le deschide familia Li Ion în viitor, în variantele energie mare sau putere mare. O întrebare importantă care se pune la dezvoltarea unui SSE este legată de o anumită opţiune, ce trebuie să fie aleasă: densitate de putere mare sau densitate de energie, întrucât din figură rezultă că există o mare diferenţiere a valorilor pe care acestea le pot avea şi că nu putem avea o sursă de stocare care să aibăîn acelaşi timp şi putere şi energie mare, ci un compromis între acestea, lucru de cunoscut la dezvoltarea unui sistem.

b) Stadiul în care se găsesc diversele sisteme de stocare Dacă teoretic puterile şi energiile asigurate de diversele SSE sunt cele date în figura 2, stadiul în care se găsesc acestea: mature–developed–in development şi gama de puteri în care acestea sunt validate în practică, se prezintă în figura 3. 

la maturitate au ajuns următoarele familii de SSE şi anume: - la puteri mici de stocare (Wat sute de Wat): NiCd, NiMeH, Li Ion; - la puteri medii–mari (kW–zeci de MW): LA, NaS, Zebra (NaNiCl) NiMeH, Supercapacitors, Li Ion, Volant; - la puteri mari (zeci deMW-sute MW): Pompaj–PHS şi Stocarea aer comprimat CAES;

 

dezvoltate şi în curs de maturizare sunt acumulatoarele cu Li Ion staţionare şi bateriile cu circulaţie – Flow batteries (kW–MW); în dezvoltare există o explozie de dezvoltări tehnologice, aplicabile în toată gama de puteri: W– MW, vizând stocarea în H2, acumulatoare Me-aer, stocare în aer comprimat–CAES adiabatic, Sintetic natural Gaz (SNG), supraconductoare-SMES (MW–GW).

Figura 3. Stadiul în care se găsesc diverse sisteme de stocare a energiei

c) Timpul de restituire a energiei Timpul în care un SSE este capabil să furnizeze energia stocată, este un lucru important de care trebuie ţinut seama, el situându-se în cazul sistemelor studiate în gama: secunde–minute–ore–zile, de unde şi necesitatea alegerii unui sistem funcţie de o cerinţă a reţelei rezolvată prin cea mai potrivită alegere. O reprezentare intuitivă a timpului oferit de diverse sisteme este dată de CEI (Inițiativa Central Europeană) şi prezentă în figura 4.

Figura 4. Timpii în care poate fi restituită energia stocata in diverse Sisteme de Stocare a Energiei

Se observă din figura 4 că timpul de restituire variază de la secunde la minute, ore şi zile şi dimensionarea SSE trebuie făcută în strânsă legătură cu cerinţa care i se adresează pentru ca valoarea investiţiei să nu afecteze costul MWh livrat. Sunt de dorit realizarea unor capacităţi de stocare care săasigure restituiri de energie stocată în mod instantaneu sau în perioade lungi de timp, costuri de investiţii acceptabile pentru a nu influenţa în mod negativ costul MWh livrat de SSE. O întrebare importantă care se pune la dezvoltarea unui SSE este legată de o anumită opţiune: Ce trebuie să aleg: putere maximă sau energie maximă ? Restituirea energiei înmagazinate într-un anumit interval de timp este determinată de doi factori: densitatea de putere (kW/kg) şi densitatea de energie kWh/kg. Densitatea de putere se referă la tehnologia cu care este realizat SSE; în general SSE cu densităţi de putere mare au densităţi de energie mici, descarcă energia în timpii scurţi. Densitatea de energie ascunde un alt efect şi anume capacitatea SSE de a livra unui consumator şi în mod continuu, energia stocată, o perioadă lungă de timp (SSE cu densităţi de energie mari au densităţi de putere mici), descarcă energia stocată un timp lung, dar nu pot furniza energii mari, în timp scurt. I.

Descărcarea pe termen scurt: energia stocată este dată consumatorului într-un interval de timp secunde/minute iar raportul energie/putere (kWh/kW) este mai mic ca 1. Echipamentele de stocare din această familie utilizează capacitori dublu strat (Double

II.

III.

layer Capacitors-DLC) suparaconductoare (SMES), Flywheele FES–volanţi. Aceste sisteme sunt indicate pentru reglarea frecvenţei şi reduc impactul intermitenţei surselor regenerabile soare-vânt-hidro. Descarcarea pe termen mediu: energia stocată este dată consumatorului într-un interval de timp minute/ore şi au raportul energie/putere (kWh/kW) între 1-10. Din această grupă fac parte sistemele care utilizează acumulatoarele cu Pb (LA, LA avanced), Li Ion, NaS, FES. Sistemele de acest tip sunt indicate pentru asigurarea calităţii energiei, echilibrarea energiei, stocare în perioade de gol şi restituire la vârf de cerere, transfer de sarcini. Descarcarea pe termen mediu spre lung: energia stocată poate fi distribuită consumatorului în intervale de timp ore-zile şi au raportul energie/putere (kWh/kW) între 5–30. In această grupă intrăstocajul prin pompaj hidro (PHS), stocarea prin aer comprimat (CAES), Baterii REDOX-RFGs. Ele răspund unor importante provocări legate de stocarea energiei în perioadele de gol de sarcină, operaţii time-shifting, incertitudini ale vremii, răspuns la incertitudini zilnice provocate de generatoarele eoliene sau PV, asigurarea unor vârfuri de sarcină.

Sistemele de Stocare a Energiei (SSE) cunosc o dezvoltare alertă, explicat prin aportul adus de ele în asigurarea continuităţii şi siguranţei în alimentarea consumatorului cu energie electrică, intervenţia lor în cazul unor dereglări în funcţionare (Black start, arbitrage, Time Shifting, reglaj de frecvenţăşi tensiune). Există o varietate mare de Sisteme bazate pe principii mecanice, chimice şi electrochimice, electromagnetice, caracterizate prin diferenţieri privind densităţile de putere şi energie pe care le asigură, cicluri de viaţă, timpi de restituire a energiei stocate (secunde, minute, ore, zile), costuri şi beneficii.

Perspectiva Europeana (Bruxelles, 1 iulie 2015) CESE (Comitetului Economic și Social European) remarcă faptul că, până în prezent, UE și-a concentrat cheltuielile mai degrabă pe implementarea tehnologiilor decât pe cercetare și dezvoltare (r aportul intitulat „Énergie, l’Europe en réseaux”, Michel Derdevet, 23 februarie 2015). Cheltuielile publice în acest domeniu sunt stabilite în Europa (în toate sectoarele) la un nivel similar în termeni reali cu cel din anii ’80 (în vreme ce în SUA și în Japonia acestea au crescut), deși energia din surse regenerabile este în plină expansiune. Planul SET (Planul strategic european privind tehnologiile energetice), pus în aplicare în 2007, nu a reușit să atragă o finanțare corespunzătoare. Numeroasele presiuni resimțite de sistemul energetic european, care vizează atât integrarea energiilor regenerabile, cât și asigurarea securității aprovizionării și a competitivității economice a Europei, impun o relansare a cooperării europene, atât de necesară în domeniul cercetării și dezvoltării în sectorul energiei. Stocarea este o componentă majoră a principalelor proiecte de rețele inteligente care au fost lansate în 2012 și 2013 și constituie un subiect important al cercetării și dezvoltării, în perspectiva abordării problematicilor rețelelor energetice ale viitorului. Tehnologiile de stocare a energiei se află în stadii diferite de maturitate tehnologică și industrială. CESE pledează pentru intensificarea activităților de cercetare și dezvoltare, precum și pentru o sinergie

mai bună la nivel european, în special deoarece majoritatea proiectelor de cercetare și dezvoltare din Europa și din lume abordează provocări și oportunități similare. În mai multe avize, CESE a deplâns faptul că eforturile în materie de cercetare nu sunt pe măsura provocărilor și a solicitat intensificarea acestora la nivel european. De asemenea, statele membre trebuie încurajate să contribuie proporțional la acest efort. Uniunea trebuie neapărat să își sporească coordonarea și investițiile, având în vedere rolul crucial al cercetării și dezvoltării în eliminarea ultimelor obstacole tehnice și în reducerea cu succes, prin intermediul industrializării soluțiilor de stocare, a costurilor de investiție, încă prea ridicate; acest lucru va permite mai buna integrare a energiilor regenerabile, scăderea costurilor tranziției energetice, reducerea impactului anumitor tipuri de energie asupra sănătății, dezvoltarea formării și ocuparea forței de muncă în acest sector, garantarea securității sistemului energetic, dezvoltarea de filiere inovatoare și competitive pe plan internațional, precum și asigurarea competitivității economiei europene.

Costul unui sistem de stocare a energiei

Dacă în privinţa avantajelor tehnice pe care le prezintă stocarea energiei, există o opinie unanimă privind utilitatea, în ceeace priveşte aspectul economic din datele comunicate de autori care au dezvoltat sisteme de stocare bazate pe diverse principii există o mare diversitate privind costul MW instalat şi al MWh stocat şi distribuit, datorat diversităţii aplicaţiilor , date insuficiente care să permit identificarea unor zone: generare, transport/distribuţie, utilizare, unde eficienţa este maximă. Diferite metode de generare a energiei electrice pot suporta costuri semnificativ diferite, iar aceste costuri pot apărea în momente semnificativ diferite în raport cu momentul în care este utilizată energia. În contextul în care sursele regenerabile produc energia într-un mod intermitent, fiind destul de dificil a o utiliza în totalitate atunci când este produsă, apare dorința naturală de a o putea stoca și a o utiliza mai târziu. Costurile includ capitalul inițial și costurile de funcționare continuă, combustibil și întreținere, precum și costurile de scoatere în funcțiune și remedierea oricăror daune aduse mediului. Pentru compararea diferitelor metode, este util să comparați costurile pe unitate de energie care este de obicei dată pe kWh sau MWh. Acest tip de calcul îi ajută pe factorii de decizie politică, cercetătorii și alții să ghideze discuțiile și luarea deciziilor, dar este de obicei complicat de necesitatea de a lua în considerare diferențele de calendar prin intermediul unei rate de actualizare. Este evident că stocarea energiei costăşi ridică valoarea costului cu care -spre exemplu- o centrală hidro de pompaj livrează energia -comparativ cu o hidrocentrală convenţională- creind falsa ideie că nu justifică investitia intrucât costul MWh livrat este mai mare, deşi regimul de funcţionare ca centrală de vârf dă posibilitatea livrării la un preţ mai ridicat. Folosind un indicator denumit LCOS (Levelized Cost of Storage) voi arăta cum se poate calcula costul energiei stocate în funcție de costul specific al capacității de stocare.

Costul nivelat al energiei (LCOE) este considerat ca prețul minim constant la care trebuie vândută energia electrică pentru a se echilibra pe durata de viață a proiectului, acest lucru permite compararea diferitelor metode de generare a energiei electrice în mod consecvent. În termeni matematici expliciți, costul nivelat al energiei electrice (LCOE) este dat de:

     

It – cheltuieli de investitii in anul t Mt – cheltuieli cu operatiunile si mentenanta in anul t Ft – cheltuieli cu combustilul in anul t Et – energia electrica generate in anul t r – Rata de rentabilitate minima asteptata pentru capitolul investit n – Durata de viata a sistemului

De exemplu, ne putem imagina o baterie care deservește o aplicație domestică (stochează energia produsă de panourile fotovoltaice) o capacitate de stocare de 15 kWh și care are un cost inițial de 30.000 RON. Durata de viață este de 6.000 cicluri (încărcare descărcare) și realizează un ciclu zilnic utilizând 90% din capacitatea nominală (asta înseamnă că într-un an prin acest sistem tranzitează aproape 3 MWh, care este consumul mediu al unei gospodării în țara noastră). Pe durata de viață de 6.000 cicluri (15 ani), investitorul se așteaptă la un randament de 15% de la cei 30.000 RON investiți. Utilizând metoda LCOS rezultă că energia stocată ar trebui valorificată (vândută sau să genereze economii) de 1,33 RON/kWh. Și toate acestea fără a pune la socoteală costul energiei care de exemplu ar proveni de la un sistem fotovoltaic. Altfel spus, în scenariul prezentat mai sus și detaliat în tabelul de mai jos, pentru a stoca 1 kWh de electricitate ne-ar costa 1,33 RON.

Date de intrare: P Capacitatea de stocare Capital initial pentru realizarea I0 investitiei n Durata de viata a sistemului Mt Costul anual cu mentenanta It Costuri capitale anuale c Numar de cicluri anuale dod Capacitate nominala utilizata

15 30,0 00 6000 0 0 365 90%

kWh RON [-] RON/an RON/an [-] %

r

Rata de rentabilitate minima asteptata pentru capitolul investit

15%

%

Ex

Rata de schimb valutar

4.88

RON

Durata sistemului

16 ani

Etr

Energie tranzitata intr-un an

4.93

Ispec

Investitie specifica

2,000.00

MWh RON/kW h

409.84

EUR/kWh

LCOS

Costul actual al energiei stocate

1.33 0.27

Ron/KW h EUR/kW h

Notă: Trebuie luate măsuri de precauție atunci când se utilizează formule pentru costul nivelat, întrucât acestea încorporează adesea ipoteze nevăzute, efecte de neglijare precum impozitele și pot fi specificate în costul nivelat real sau nominal.

SISTEMUL DE STOCARE PRIN POMPAJ HIDRO ŞI CEL PRIN CONVERSIE ELECTROCHIMICĂ, DOUĂ OPŢIUNI PENTRU ROMÂNIA

In condiţiile dezvoltării unor parcuri solare şi eoliene în România care vor depăşi 4-5000MW şi interconectării lor în reţea, al posibilelor dezvoltări la unităţile nucleare 3 şi 4 şi al existenţei în viitor a unui surplus de energie care oferă un avantaj în schimburile pe piaţa europeană a energiei, stocarea trebuie să devină una din problemele importante în strategia energetică a ţării. Urmare a analizei performanţelor pe care le asigură o instalaţie de stocare făcută în capitolul 2,

pompajul Hidro şi stocarea în surse electrochimice, sunt cele mai apropiate sistemului energetic Românesc.

Pompajul hidro Pompajul hidro reprezintă una din soluţiile care se bazează pe pomparea apei dintr-un bazin inferior în unul superior –utilizând energie ieftină din perioada golului de sarcină: noaptea, sfârşit de săptămână– şi restituind-o în perioadele de vârf de sarcină, la preţ superior. România dispune de un mare potenţial hidro dependent în multe cazuri de vreme (lipsa de precipitaţii) sau solareolian, caracterizat prin intermitenţa cu care acţionează la interconectarea în reţea, încât stocarea energiei disponibile atunci când este în exces şi restituirea în reţea atunci când apare o cerere, devine o cerinţă importantă a unei Reţele Inteligente. Dacă din punct de vedere tehnic nu există probleme care să împiedice promovarea tehnologiei, economic acestea apar datorită costurilor şi recuperării investiţiei, mai ales în cazul în care şi analizele economice nu ţin seama de factorii reali care dovedesc prin corecta practicare ca şi recuperarea investiţiei – se face după 30–40 de ani la o durată de viaţă de 80-100 ani – şi că sunt profitabile dacămanagementul şi exploatarea sunt corespunzător făcute (Germania spre exemplu cumpără energie la sfârşit de săptămănăşi noaptea la preţuri reduse şi o vinde la preţ de 8-10 ori mai mare în perioade de vârf). În România, tocmai datorită unei insuficiente fundamentări economice, în neluarea în considerare a unor efecte secundare care ar reduce costul investiţiei: spre exemplu efectele pozitive financiare datorate regularizării unor cursuri de apăşi evitarea inundaţiilor, dezvoltarea de bazine agro energetice, sau al gândirii unui management optim al restituirii de energie la consumatori, se poartă numeroase discuţii dacă trebuie sau nu ca România să abordeze problema stocării energiei prin pompaj hidro. România dezvoltă două proiecte în acest domeniu: Sistemul celor 5 hidrocentrale de pe Valea Oltului (finalizat în 2014) şi unul de perspectivă - Tarniţa - în faza de studiu şi opţiune de demarare, dat fiind valoarea evaluată la peste 1 mld Euro. /12-13/

Centala Hidroelectrica cu acumulare prin pompaj CHEAP Tarnita-Lapustesti Obictiv: Obiectivul a fost acela de realizare a unei centrale hidroelectrice cu acumulare prin pompaj, in zona Tarnita-Lapustesti (CHEAP Tarnita-Lapustesti), cu o putere instalata de 1.000 MW. Parametrii hidroenergetici principali: -

NNR rezervor superior, acumularea Lapustesti NNR rezervor inferior, acumularea Tarnita Cadere bruta medie Debit total instalat in regim de turbina Debit total instalat in regim de pompa

1.086,00 mdM 521,50 mdM 564,50 m 212,00 mc/s 152,00 mc/s

-

Echipare CHEAP Putere totala instalata Ciclu de pompaj

4 hidroagregate reversibile 4 x 250 MW saptamanal

Cost estimate investitie:

966,468 mil euro

Durata estimate de realizare:

5-7 ani

Rol si avantaje: Proiectul a fost creat cu scopul de a creste productia din surse regenerabile, care impune instalarea de capacitate de echilibrare suplimentare. Acestea vor fivalorificate pe piata de servicii tehnologice de sistem, piata de capacitate, dar si pe piata de echilibrare a variatiilor de sarcina sau de consum de energie electrica. Un alt rol al acestui proiect a fost de a imbunatatii regimul de functionare a grupurilor mari din centralelel nucleare si centralele termoelectrice de condensatie pe cobustibilii fosili si cogenerare, prin transferal energiei electrice de la gol la varf (noaptea si in week-end), cu reducerea consumului de combustibili fosili care provin in cea mai mare parte din import.

Functii asigurate ale amplasamentului 1. Stocarea energiei electrice pentru o perioada de timp 2. Furnizarea de servicii tehnologice de sistem pentru Romania si tarile invecinate (reglaj frecventa putere, reglaj tertiar, putere reactiva si functionarea in regim de compensator) 3. Echilibrare SEN in conditiile cresterii considerabile a portofoliului capacitatilor de productie din surse regenerabile a caror functionare are un character necontrolabil, functie de sursele primare specific fiecarei categorii 4. Furnizarea de energie electrica in zona de vest a Romaniei, zona cu deficit de productie 5. Alternativa durabila de dezvoltare a potentialului hidroenergetic al Romaniei in contextual resurselor limitate de materii prime, a obtinerii unor energii ieftine si nepoluante

Tarnita – Lapustesti este cel mai avantajos amplasament studiat in Romania, pe urmatoarele considerente: -

Existenta platoului Lapustesti la cota medie 1070 mdM pe versantul stang al raului Somesul Cald Existent rezervorului inferior – acumularea Tarnita cu un volum util de 15 mil. Mc

-

Obtinerea unei caderi brute medii de 564,5 m Lungimea galeriilor este relative mica (galerie de mare presiune 1,1 km , galeria de mica presiune 1,3 km)

Figura 5. Profil sinoptic

Se pune la îndoială o soluţie tehnică validată în lume, fără ca înainte de asta să se spună de ce nu este rentabilăşi de ce la alţii este, cum este calculat costul, dacă s-a ţinut seama de avantajele indirecte (amenajări teritoriu, reglementări cursuri de apăşi refacerea pagubelor cauzate de inundaţii, irigarea a mii de ha de pământ, dacă anumite taxe incorecte luate în calcul la stabilirea preţului MWh nu viciază acest preţ , dacă taxa de cogenerare pentru energia necesară pompării apei este justificată, sau achitarea taxei de distribuţie şi transport pentru energia furnizată prin pompaj,. Pentru a valorifica un sistem de stocare care este necesar sistemului energetic românesc şi a cărui validare tehnico-economică a fost făcută de multe ţări şi de mult timp, se impune o analizăatentă a celor mai potrivite situri în care să fie amplasate viitoarele centrale de pompaj – după unii autori în România ar fi necesare capacităţi de stocare de 2-3000 MW – o revizuire a schemelor financiare care stau la baza stabilirii costului MWh livrat, elaborarea unor scheme financiare care să stimuleze promovarea acestui sistem de stocare. Elaborarea cât mai grabnică a acestei metodologii ar fi utilăşi în judecarea oportunităţii dezvoltării Centralei de pompaj de la Tarniţa – cca. 1000 MW – utilă în stocarea viitoarelor investiţii în solar, eolian şi nuclear, dar întârziată ca decizie de costul estimat – cca. 1,2 mld. Euro, a timpului de recuperare şi a costului MWh livrat.

Sisteme de stocare prin filiera electrochimică Opţiuni posibile pentru România În România cu excepţia Sistemelor de Stocare a Energiei tip UPS (Uninteruptible Power Sources) cu elemente de stocare Pb Acid, NiCd şi realizate pentru stocări mici de energie apte sărezolve bună funcţionare a unor sisteme, nu există alte dezvoltări în acest domeniu, deşi creşterea ponderii energiilor debitate în reţea de sursele intermitente soare–vânt, o impun. Analiza făcută de autor asupra performanţelor şi stadiul în care s-a ajuns în dezvoltarea unor SSE, conduce la ideia că pe termen scurt–mediu, soluţiile accesibile României şi putând fi fundamentate economic pot fi în ordinea: PbAcid C, NaS şi Li Ion.

Stocare cu acumulatoare Pb Acid avansat Cum acumulatorul Pb Acid a cunoscut în ultimii ani creşteri ale densităţilor de putere şi energie, al ciclui de viaţă mărită prin dezvoltarea acumulatorului PbAcid Carbon, la un cost net competitiv încă faţă de alte sisteme, el rămâne un concurent important în dezvoltarea sa datorităcriteriului performanţă/cost. Faptul că are densităţi de energie şi de putere mai mici decât ale acumulatoarelor Li Ion şi al unor gabarite mai mari, Acumulatorul PbAcid se detaşează de toate celelalte tipuri prin cost – mult mai mic – şi prin maturitatea la care a ajuns. /14-15/. Dezvoltarea în România a unor sisteme de stocare individuale folosind acumulatoare cu PbAcid -la nivelul turbinei de vânt sau pentru un grup de turbine însemnând o putere de stocare de ordinul 10–20 MW- este de promovat existând numeroase date care au fost validate în timpul câtorva ani de exploatare.

Stocarea în acumulatoare NaS şi Li Ion Este o a doua filieră care justifică a fi promovată datorită performanţelor şi costului. Progresele apărute în fabricarea acestora – Japonia şi SUA au numeroase priorităţi- costul în continuă scădere, prefigurează o extindere a utilizării acestor tipuri spre zona zeci–sute de MW capacităţi de stocare, fiind accesibile. Realizarea a două SSE unul cu acumulatoare cu PbAcid şi altul cu NaS sau Li Ion ar fi de dorit, exploatarea în paralel putând oferi date optime de exploatare, situaţii în care un anumit sistem oferă avantajele cele mai semnificative.

Bibliografie: https://adrianfratean.com/blog/2019/08/27/cat-ne-costa-sa-stocam-energia-electrica/ https://www.agir.ro/buletine/2222.pdf https://eur-lex.europa.eu/legal-content/RO/TXT/PDF/?uri=CELEX:52015IE0898&from=EN https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2017/Oct/IRENA_Electricity_Storage_ Costs_2017_Summary.pdf?la=en&hash=2FDC44939920F8D2BA29CB762C607BC9E882D4E9

https://www.cell.com/joule/pdfExtended/S2542-4351(18)30583-X https://en.wikipedia.org/wiki/Cost_of_electricity_by_source https://www.slideshare.net/HidroTarnita/prezentare-generala-cheap-hidro-tarnita-sa